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來(lái)源：Digi-Key 作者：Jeff Shepard 我們需要方便、可靠的充電，以消除電動(dòng)汽車(chē) (EV) 的“里程焦慮”。為了支持這些需求，電動(dòng)汽車(chē)服務(wù)設備 (EVSE) 基礎設施的設計者需要提供各種充電選擇，包括住宅、商業(yè)和零售環(huán)境中的中功率 2 級直流 (DC) 快速充電器，提供電流高達 80 安培 (A) ；大功率 3 級超快速充電器，提供高達 500 A的直流；以及低功率的 1 級交流 (AC) 充電，用于夜間充電和應急充電。 然而，電動(dòng)汽車(chē)的直流充電是復雜的。EVSE 需要持續監測連接器鎖、系統隔離、充電電壓、充電電流和連接器溫度。如果這些參數中的任何一個(gè)超出其設定的限度，EVSE 就應關(guān)斷。此外，設計和組裝用于 2 級直流充電器的緊湊型電纜和連接器并能確保其長(cháng)期機械和電氣完整性是一項挑戰。這種電纜包括 5 根導線(xiàn)：+DC、-DC、通信、鎖定監視器和保護接地。這些導線(xiàn)的一端必須可靠地連接到 EVSE，另一端連接到緊湊型充電系統 (CCS) 連接器。如果這些連接有任何問(wèn)題，EVSE 將可能需要昂貴而費時(shí)的返工，以確�？煽窟\行。 為了解決圍繞 2 級電動(dòng)汽車(chē)裝置的 CCS 連接器和電纜的組裝問(wèn)題，設計者可以使用預組裝好的帶連接電纜的緊湊型 CCS 連接器。這些電纜和連接器組件旨在用于不需要 3 級充電，但要比 1 級更快的 2 級充電設施。這些電纜適合用于北美的 1 型和用于歐洲的 2 型設施，其中 1 型符合 UL2251 的要求。 本文回顧了交流和直流 CCS 連接器和電纜之間的區別，并從尺寸和便利性方面對 2 級和 3 級直流 CCS 連接器進(jìn)行了比較。此外還討論了中功率 CCS 電纜組件的幾個(gè)使用案例，最后介紹了 Phoenix Contact 的 1 型和 2 型 CCS 緊湊電纜組件以及安裝建議。 交流和直流電動(dòng)車(chē)充電電纜的區別 CCS 標準充電口的設計可同時(shí)接受交流和直流充電連接器，在簡(jiǎn)化電動(dòng)車(chē)設計的同時(shí)提供了靈活性。交流充電本身功率較低，使用兩端有插拔式連接器的電纜（圖 1）。對于在較高功率水平下運行的直流充電，充電電纜的一端總是連接到 EVSE，另一端插入車(chē)輛插座。此外，直流連接器具有交流連接器所沒(méi)有的安全功能，包括鎖定機構和溫度監控。 
圖 1：用于直流充電的電纜一端永久地固定到 EVSE 上，另一端插入電動(dòng)汽車(chē)插座。用于交流充電的電纜兩端則都有插頭。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） 用于 2 級和 3 級直流充電（最高 250 千瓦）的 CCS 連接器尺寸相似，均可用于普通車(chē)輛插座。主要區別是 250 kW 額定單位的電纜直徑增加了約 50%，以承載更高的功率水平，同時(shí)電纜重量也相應增加。由于電纜小得多，額定功率高達 80 千瓦的 2 級連接器和電纜組件則明顯更輕，更容易抓握。高達 500 千瓦或更高功率的直流充電則需要車(chē)輛插座支持液體冷卻，并需要更大的連接器和電纜（表 1）。
表 1：用于額定功率為 80 kW、250 kW 和 500 kW 的直流充電器的 2 型 CCS 連接器和電纜的尺寸比較。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） 在 CCS 直流充電連接器系統中整合了鎖定機構，以保證用戶(hù)安全并確保 EVSE 的正常運行。這些鎖定機構設計成能夠承受高拉出力，使得在電動(dòng)車(chē)充電時(shí)幾乎不可能斷開(kāi)連接器。1 型連接器的鎖定機構是一個(gè)手動(dòng)夾子，如圖 2 所示。在 2 型連接器中，鎖定是通過(guò)一個(gè)電磁控制式金屬螺栓完成的。在這兩種情況下，鎖定機構是被監控的，其狀態(tài)通過(guò)專(zhuān)用連接傳達給 EVSE。
圖 2：1 型 CCS 連接器包括一個(gè)手動(dòng)操作的鎖定夾。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） 在 CCS 直流充電連接器中需要集成溫度感應。通過(guò)直接在電源觸頭處進(jìn)行精確的溫度監測，在過(guò)熱的情況下可以停止或減緩充電過(guò)程，以防造成用戶(hù)傷害，并保護 EVSE 免受損壞。這些連接器包括兩個(gè) PT1000 傳感器，每個(gè)觸頭上有一個(gè)（圖 3）。這些傳感器的電阻隨著(zhù)溫度的升高而線(xiàn)性增加，簡(jiǎn)化了溫度監測。溫度通過(guò)電纜中的信號線(xiàn)傳達給 EVSE。
圖 3：CCS 連接器觸頭上需要 PT1000 溫度傳感器，以監測工作溫度并幫助確保安全充電。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） 安全連接 CCS 連接器內部的連接尤其重要。EVSE 內部的連接不會(huì )受到很大的機械應力，但 CCS 連接器將會(huì )不時(shí)進(jìn)行插拔操作，電纜連接將受到重復應力（圖 4）。連接器電纜連接不當會(huì )導致接觸退化，結果是電阻增加或電纜失去連接，造成過(guò)熱或一根或多根電線(xiàn)瞬間失去連接。連接器電纜裝配不當將導致充電系統的可靠性降低，用戶(hù)不滿(mǎn)意，并可能導致 EVSE 制造商的保修費用增加。
圖 4：用于中功率直流充電的連接器尺寸較小，這對確保堅固和可靠的電纜連接具有挑戰性。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） 2 級用例 2 級直流充電預計將常用于需要比交流充電提供更多電力的地方，而更快的 3 級充電則并非必要。使用這些緊湊型連接器的 EVSE 要符合 CCS 標準，較小的外形尺寸增強了便利性和易用性。預計這些電纜將廣泛用于眾多應用，包括： 郊區住宅：2 級直流充電器使用 240 伏交流電 (VAC)，比基本的 1 級交流電充電器的充電速度快三到七倍，具體取決于電動(dòng)汽車(chē)。額外好處是，對于有太陽(yáng)能板的家庭，2 級直流充電器可以直接從太陽(yáng)能電池板中傳輸直流電，消除了轉換功率損失。在未來(lái)，隨著(zhù)車(chē)輛到電網(wǎng) (V2G) 和車(chē)輛到家庭 (V2H) 系統變得更加普遍，雙向的 2 級充電器將出現，它將控制從車(chē)輛到家庭或電網(wǎng)的反向電力流動(dòng)。 多戶(hù)住宅和城市：公寓大樓和共管社區正為居民和游客提供 2 級直流充電樁。此外，城市住宅環(huán)境中所謂的“路權”充電包括在沒(méi)有車(chē)庫的情況下，為路邊停放的汽車(chē)提供充電樁。在這兩種情況下，充電器可以為 EVSE 所有者提供收入來(lái)源，并為附近的電動(dòng)汽車(chē)所有者提供便利。 汽車(chē)聚集的公共場(chǎng)所：2 級直流充電樁正被安裝在越來(lái)越多的公共場(chǎng)所，如購物和娛樂(lè )中心、學(xué)校和學(xué)院、停車(chē)場(chǎng)、體育場(chǎng)館、加油站和維修店。隨著(zhù)電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量的持續提升，2 級直流充電樁也在汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商處出現。這些充電器用于確保電動(dòng)車(chē)在交付給客戶(hù)之前充滿(mǎn)電，并為留作服務(wù)的電動(dòng)車(chē)充電。 2 級直流連接器解決方案 當需要高達 80A 的充電電流時(shí)，EVSE 設計者可以使用 Phoenix Contact 的輕型 CCS C-Line 直流充電連接器和電纜組件。它們可以為 1 型和 2 型應用提供各種長(cháng)度的電纜。例如，1236308 充電電纜有一個(gè) 1 型連接器和一條長(cháng)度為 4 米 (m) 的電纜，1236966 充電電纜有一個(gè) 2 型連接器和一條長(cháng)度為 7 米的電纜。這些符合人體工程學(xué)的連接器符合所有 CCS 標準，外形小巧，便于快速連接和斷開(kāi)，可用于一系列低功率充電應用（圖 5）。如果需要，可以提供帶有公司標志的產(chǎn)品，以增強 EVSE 的品牌效應。盡管它們體積小，但性能高，具體包括： · 鍍銀觸頭可獲得最佳性能和可靠性 · 按照 CCS 標準集成傳感器，用于監測電源觸頭的溫度，并集成了鎖定機構 · 按照 DIN EN 50620 標準，配備擠壓絕緣和額定電壓高達 750 伏的護套，適合在惡劣環(huán)境下連接 EVSE 和電動(dòng)汽車(chē)。 · 符合 IATF 16949 汽車(chē)標準和 ISO 9001 標準要求
圖 5：CCS C-Line 連接器的形狀符合人體工程學(xué)，加上其輕質(zhì)的電纜，便于抓握和操作。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） EVSE 集成 為了支持將 C-Line 電纜組件集成到 EVSE 中，Phoenix Contact 為設計人員提供了連接器座和電纜固定頭，包括用于 1 型連接器的 1624143 連接器座和 1424483 電纜固定頭，以及用于 2 型連接器的 1624153 連接器座和 1411134 電纜固定頭。在 EVSE 的側面或前面安裝連接器座，可以在不使用時(shí)為連接器提供一個(gè)安全的位置。連接器鎖定到位，但可以很容易地拆除。該固定座可靈活地以 0˚ 至 45˚ 的正面傾斜度進(jìn)行安裝。使用電纜固定頭可以在電纜穿過(guò) EVSE 的墻壁時(shí)保護它，如果用戶(hù)拉扯它，就可以保護電纜不受損壞，并防止灰塵和水分進(jìn)入EVSE。
圖 6：用于 2 型連接器的連接器座（左）和電纜固定頭（右）有助于將 CCS C-Line 連接器和電纜組件集成到 EVSE。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） 結語(yǔ) 2 級直流充電可以為低功率的 1 級充電提供一個(gè)有用的替代方案。然而，直流充電電纜和連接器的設計伴隨著(zhù)許多性能、安全和監管方面的挑戰。綜上所述，通過(guò)使用現成的電纜/連接器組件進(jìn)行 2 級充電，設計者可以迅速解決其中的許多挑戰，同時(shí)附帶內在的優(yōu)勢，如更輕的重量和符合人體工程學(xué)的設計，從而實(shí)現更便利的使用。 |
